JP6076711B2 - Squirrel-cage induction motor - Google Patents
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Description
本発明は、かご形誘導電動機の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a squirrel-cage induction motor.
かご形誘導電動機は、スロット内に導体が鋳込まれたロータを備えている。スロット内にアルミニウムを埋め込むアルミダイキャストでロータを製造するものが主流であるが（例えば特許文献１）、近年では、電動機の効率向上のため、アルミニウムよりも導電率の高い銅のダイキャストでロータを製造したかご形誘導電動機も実用化されている。 The squirrel-cage induction motor includes a rotor in which a conductor is cast in a slot. A rotor is manufactured by aluminum die casting in which aluminum is embedded in a slot (for example, Patent Document 1). However, in recent years, in order to improve the efficiency of an electric motor, the rotor is formed by copper die casting having higher conductivity than aluminum. A squirrel-cage induction motor that has been manufactured is also in practical use.
しかしながら、銅はアルミニウムよりも融点が高くダイキャストが困難である上、既存のアルミダイキャストマシンが使用できなくなるという問題がある。また、銅を使用することでロータの製造コストも上昇する。 However, copper has a problem that it has a melting point higher than aluminum and is difficult to die-cast, and the existing aluminum die-casting machine cannot be used. Moreover, the manufacturing cost of a rotor also rises by using copper.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、スロット内の導体として銅を使用しつつも製造コストの上昇を抑制できるかご形誘導電動機を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a squirrel-cage induction motor that can suppress an increase in manufacturing cost while using copper as a conductor in a slot.
本発明のある態様は、積層鋼板で構成され複数のスロットが形成されたロータを有するかご形誘導電動機であって、スロット内に積層方向に延びる銅線が配置されるとともに、スロット内の空隙を埋める導体が鋳込まれている。 An aspect of the present invention is a squirrel-cage induction motor having a rotor formed of laminated steel plates and formed with a plurality of slots, in which copper wires extending in the stacking direction are disposed in the slots, and gaps in the slots are formed. The conductor to be filled is cast.
この態様によると、安価で入手が容易な銅線を利用することで、銅ダイキャストによりロータを製造する場合よりも、ロータの製造コストが低下する。また、スロット内に銅線を配置した後、スロット内の空隙にアルミニウム等の導体を鋳込むようにすることで、電動機の効率を高めつつ、既存のダイキャストマシンを引き続き使用してロータを製造することも可能となるため、この場合には製造コストの更なる低減も可能となる。但し、本発明においては、既存のダイキャストマシンを使用することに限定されず、本発明のかご形誘導電動機の製造用に新規に設計されたダイキャストマシンによってロータを製造してもよい。この場合にも、銅ダイキャストよりは製造コストを抑制できる。 According to this aspect, by using a copper wire that is inexpensive and easily available, the manufacturing cost of the rotor is lower than when the rotor is manufactured by copper die casting. In addition, after placing copper wires in the slots, a conductor such as aluminum is cast into the gaps in the slots to increase the efficiency of the motor and continue to use the existing die cast machine to manufacture the rotor In this case, the manufacturing cost can be further reduced. However, in the present invention, the present invention is not limited to using an existing die cast machine, and the rotor may be manufactured by a die cast machine newly designed for manufacturing the squirrel-cage induction motor of the present invention. Also in this case, the manufacturing cost can be suppressed as compared with copper die casting.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements, and those obtained by replacing the constituent elements and expressions of the present invention with each other among methods, apparatuses, systems, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、スロット内の導体として銅を使用しつつも製造コストの上昇を抑制して、かご形誘導電動機のロータを製造することができる。 According to the present invention, it is possible to manufacture a rotor of a squirrel-cage induction motor while suppressing an increase in manufacturing cost while using copper as a conductor in a slot.
図１は、かご形誘導電動機１０を、中心軸を含む鉛直面で切断したときの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a squirrel-
ステータ３４は、同一形状に型抜きされた多数の薄板状（例えば、厚さ０．５ｍｍ）の電磁鋼板を積層して形成される。ステータ３４は、フレーム３０の内周に、例えば焼き嵌めによって嵌合される。ステータ３４に形成された複数のスロットには銅線のコイル３８が巻回されている。
The
ロータ３６も、同一の円形状に型抜きされた多数の薄板状の電磁鋼板を積層して形成される。ロータ３６には、中央に回転軸１２を挿通するための円形穴が形成されるとともに、その外周側には、径方向に延びる複数の同一形状のスロット３６ａが等間隔に形成されている（図３を参照）。ロータ３６の円形穴は、回転軸１２に締まり嵌めによって固定される。
The
フレーム３０は、例えばアルミダイキャスト製、鋳鉄製または鋼板製であり、ロータおよびステータの重量を支持するとともに、ロータおよびステータ等で発生する熱を電動機外部に放熱する役割を有する。放熱性能を高めるために、回転軸と平行な方向に延びる多数の放熱フィン４０がフレーム３０の外周に設置される。
The
回転軸１２は、フレーム３０から内径側に延び出す両側のフランジ１４、１５にそれぞれ軸受１６、１７を介して回転自在に支持されている。フランジ１４、１５は、フレーム３０と一体形成されてもよいし、別々に形成された後でフレーム３０に固定されてもよい。
The rotating
回転軸１２の後端側には、ファン１８が配置される。ファン１８のさらに外側にはファンカバー３２が配置される。
A
従来の誘導電動機では、ロータ３６に形成されたスロット３６ａ内に、アルミニウムまたは銅などの導体がダイキャスト鋳造により鋳込まれている。ロータ３６の両端面には、スロット内の導体と一体構造となる短絡環３７が形成される。
In the conventional induction motor, a conductor such as aluminum or copper is cast in a
これに対し、本発明の一実施形態では、スロット内の導体の一部として市販の銅線を利用するようにした。これによって、既存のダイキャストマシンを更新することなくロータを製造可能であり、かつアルミダイキャストでロータを製造する場合よりも誘導電動機の効率を高めることができる。 On the other hand, in one embodiment of the present invention, a commercially available copper wire is used as a part of the conductor in the slot. As a result, the rotor can be manufactured without updating the existing die-casting machine, and the efficiency of the induction motor can be increased as compared with the case of manufacturing the rotor by aluminum die-casting.
図２は、図１に示すロータ３６および回転軸１２の断面図である。ロータ３６のスロット３６ａ内には、電磁鋼板の積層方向に延びる銅線５０が配置されるとともに、スロット内の空隙を埋めるように、アルミニウム等の導体が鋳込まれている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
スロット内に配置される銅線は、ロータの軸方向長さよりもやや長く予め切断しておき、各スロット内に好ましくは同数本ずつ挿入される。スロット内への溶融アルミニウムの導入は、銅線の挿入後に従来のアルミダイキャストマシンを使用して行うことができる。 Copper wires arranged in the slots are cut in advance slightly longer than the axial length of the rotor, and the same number is preferably inserted into each slot. The introduction of molten aluminum into the slot can be performed using a conventional aluminum die casting machine after the insertion of the copper wire.
銅線は、スロットへの挿入後にロータの積層鋼板内にある部分については、エナメル等の絶縁被覆が施された状態のまま使用することが好ましい。これにより、銅線間が絶縁された状態を保つので、ロータに発生する磁界と平行な成分を有する迷走電流が流れにくくなるため、損失を抑制できる。
なお、銅線のうちスロットへの挿入後にロータの端面から突出する部分については、銅線の延びる方向に依らず電流が流れるように、予め絶縁被覆を除去しておくことが好ましい。
The copper wire is preferably used in a state where an insulating coating such as enamel is applied to a portion in the laminated steel plate of the rotor after being inserted into the slot. Thereby, since the state where the copper wires are insulated is maintained, a stray current having a component parallel to the magnetic field generated in the rotor is less likely to flow, so that loss can be suppressed.
In addition, it is preferable to remove the insulation coating in advance so that a current flows in a portion of the copper wire that protrudes from the end face of the rotor after insertion into the slot, regardless of the direction in which the copper wire extends.
図３は、ロータ３６の平面図である。図３を参照して、スロット３６ａ内に収められる銅線の配置について説明する。なお、図３では一部のスロットＡ−Ｄのみに銅線が収められているが、全てのスロットに同様に銅線を配置することが好ましい。
FIG. 3 is a plan view of the
スロットＡに示すように、スロット内に銅線を挿入した後、スロット内の隙間に溶融アルミニウムがダイキャストマシンによって鋳込まれる。こうすることで、スロット内での銅線の移動が防止される。 As shown in slot A, after inserting a copper wire into the slot, molten aluminum is cast into a gap in the slot by a die cast machine. By doing so, movement of the copper wire in the slot is prevented.
スロットＢに示すように、スロット内に線径の異なる銅線を混在して配置してもよい。こうすることで、スロット内の銅の充填率を高めることができる。 As shown in slot B, copper wires having different wire diameters may be mixed in the slot. By doing so, the filling rate of copper in the slot can be increased.
スロットＣに示すように、スロットの内径側に銅線を寄せて配置してもよい。電動機の始動時には、導体の表面近傍で電流密度が高くなる表皮効果が発生するため、ロータ表面の発熱が大きくなる。アルミニウムよりも導電率の高い銅線をスロットの内径側に配置することで、電動機の始動時に銅線の方に電流が集中して流れるため、発熱が抑制されるとともに始動特性が改善される。 As shown in the slot C, a copper wire may be arranged close to the inner diameter side of the slot. At the start of the motor, a skin effect that increases the current density near the surface of the conductor occurs, so that heat generation on the rotor surface increases. By disposing a copper wire having higher conductivity than aluminum on the inner diameter side of the slot, current concentrates and flows toward the copper wire at the time of starting the electric motor, so that heat generation is suppressed and the starting characteristics are improved.
隣接するスロット内に配置された銅線のうち、ロータ３６の端面から突出している部分を結束することにより、ダイキャスト鋳造時に、スロットの内径側に銅線を保持しておくようにしてもよい。
Of the copper wires arranged in the adjacent slots, the portion protruding from the end surface of the
スロットＤに示すように、スロットを横切るようにスロット内に延び出す突起３６ｂを、電磁鋼板の打ち抜き時にスロット内に形成しておいてもよい。こうすることで、ダイキャスト鋳造時に、内径側に配置された銅線の移動を規制することができる。
As shown in the slot D, a
以上説明したように、本実施形態によれば、スロット内の導体として銅を使用しつつ、従来のダイキャストマシンを使用して、かご形誘導電動機のロータを製造することができる。導体の一部に市販の銅線を使用することの利点としては、安価に入手可能である、ステータコイルとしても使われているので別に手配する必要がない、線径が豊富である、比較的柔らかくスロット内に挿通しやすい、などがある。そのため、銅ダイキャストに比べて製造コストを抑制できる。 As described above, according to this embodiment, a rotor of a squirrel-cage induction motor can be manufactured using a conventional die cast machine while using copper as a conductor in a slot. Advantages of using commercially available copper wires for some of the conductors are available at low cost, they are also used as stator coils, so there is no need to arrange them separately, the wire diameter is abundant, There are soft and easy to insert in the slot. Therefore, manufacturing costs can be suppressed compared to copper die casting.
以上、本発明の実施の形態について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The embodiment of the present invention has been described above. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to combinations of the respective components, and such modifications are within the scope of the present invention.
１０ 誘導電動機、 ３４ ステータ、 ３６ ロータ、 ３６ａ スロット、 ３６ｂ 突起、 ５０ 銅線。 10 induction motor, 34 stator, 36 rotor, 36a slot, 36b protrusion, 50 copper wire.
Claims (3)
前記スロット内に積層方向に延びるように配置された銅線と、スロット内の空隙を埋める導体と、を有し、
前記スロットの内径側に寄せて銅線が配置され、
隣接するスロット内に配置された銅線のうち、前記ロータの端面から突出している部分を結束することにより、前記スロットの内径側に銅線が保持されることを特徴とするかご形誘導電動機。 A squirrel-cage induction motor having a rotor composed of laminated steel plates and formed with a plurality of slots,
A copper wire arranged in the slot so as to extend in the laminating direction, and a conductor filling a gap in the slot;
A copper wire is arranged close to the inner diameter side of the slot ,
Of the arranged copper wire next contact in the slot, by tying a portion protruding from an end face of the rotor, to Luke squirrel-cage induction and characterized in that copper wire is held in the inner diameter side of the slot Electric motor.
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